【手続補正書】
【提出日】平成18年2月9日(2006.2.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  光走査装置および画像形成装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】  光源手段と、回転多面鏡と、該回転多面鏡の反射面にて偏向走査された光束を結像面上に結像させる結像光学系と、を有し、前記光源手段から出射された光束が副走査断面内において前記回転多面鏡の反射面に対して斜入射している光走査装置において、
前記結像光学系は、副走査方向に光学的パワーをもつ集光ミラーと、該集光ミラーによる副走査断面内における前記光束の折り曲げ角を３０°以下にするために前記回転多面鏡と前記集光ミラーの間の光路中に配設された平面ミラーと、を備えていることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】  前記集光ミラーがシリンドリカルミラーであることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項３】  光源手段と、回転多面鏡と、該回転多面鏡の反射面にて偏向走査された光束を結像面上に結像させる結像光学系と、を有し、前記光源手段から出射された光束が副走査断面内において前記回転多面鏡の反射面に対して斜入射している光走査装置において、
前記結像光学系は、副走査断面内において前記回転多面鏡の反射面と前記結像面を共役にする楕円ミラーを備えていることを特徴とする光走査装置。
【請求項４】  請求項１ないし３いずれか１項記載の光走査装置と、前記結像面上に設けられた感光ドラムと、を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザビームプリンタやデジタル複写機等の走査光学系に用いられる光走査装置であって、特に入射光束を回転多面鏡等の反射面に対して走査面の下から斜めに入射させるオーバーフィールド型等の走査光学系を搭載する光走査装置および画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の走査光学系は、回転偏向手段である回転多面鏡を回転させ、その回転軸に垂直な平面でレーザ光等の光束を入射させ、同じ平面内に反射された光束を結像光学系で感光ドラム等の結像面に結像させるいわゆるアンダーフィールド型が主流であった。
【０００３】
図３および図４は一従来例によるアンダーフィールド型走査光学系の光軸（Ｘ軸方向）を含む主走査方向（Ｙ軸方向）の断面および副走査方向（Ｚ軸方向）の断面をそれぞれ示す。光源ユニット１０１から略平行光束で出射した光束は、副走査方向に光学的パワーをもつシリンドリカルレンズ１０２によって回転多面鏡１０３の反射面１０３ａに焦線を形成する。反射面１０３ａで偏向反射された光束は、回転多面鏡１０３の回転によって主走査方向に走査され、結像光学系１０５を経て感光ドラム１０６の結像面１０６ａに結像する。
【０００４】
結像光学系１０５は、主走査方向の補正機能等を有する２枚構成のｆθレンズ１０７と、副走査方向の断面で回転多面鏡１０３の反射面１０３ａと感光ドラム１０６の結像面１０６ａを共役とするシリンドリカルミラー１０８を有し、シリンドリカルミラー１０８は、感光ドラム１０６の近傍に配設され、回転多面鏡１０３によって偏向走査された光束すなわち走査光を折り返して、感光ドラム１０６の結像面１０６ａへ導いている。
【０００５】
なお、シリンドリカルミラー１０８の反射面は、図４に示すように球心Ｏを有する円柱面で構成される。
【０００６】
感光ドラム１０６の結像面１０６ａに結像する光束は、回転多面鏡１０３が図３の矢印の方向に回転することによる主走査と、感光ドラム１０６が図４の矢印の方向に回転することによる副走査に伴なって、２次元の画像を形成する。
【０００７】
この走査光学系では、回転多面鏡１０３によって偏向された光束は反射面１０３ａに対して垂直な平面（ＸＹ平面）内で走査されるので、シリンドリカルミラー１０８で反射される光線の高さは副走査方向で一定である。このためシリンドリカルミラー１０８の折り曲げ角θを変えても回転多面鏡１０３の反射面１０３ａと被走査面すなわち感光ドラム１０６の結像面１０６ａの共役関係は光軸上、光軸外で変わらず、光路長を一定に保ちつつ感光ドラム１０６の配置を自由に選ぶことができる。
【０００８】
他方、走査速度の高速化を目的としたオーバーフィールド型（Ｏｖｅｒ  Ｆｉｌｅｄ  Ｓｃａｎｎｅｒ）の走査光学系や、主走査断面の小型化を目的とした光学系は、図５に示すように、偏向方向に入射光束の角度をつけず主走査面（ＸＹ平面）の下から光軸に沿って斜めに入射させる。すなわち、回転多面鏡２０３によって偏向反射された走査光を入射光と分離させるために、副走査面（ＸＺ平面）内において角度をもたせて回転多面鏡２０３の反射面２０３ａに入射するように配置するものである。
【０００９】
光源ユニット２０１から略平行光束で出射した光束は、副走査方向に光学的パワーをもつシリンドリカルレンズ２０２によって回転多面鏡２０３の反射面２０３ａに焦線を形成する。反射面２０３ａによって偏向反射された光束は、回転多面鏡２０３の回転によって主走査方向に走査され、結像光学系２０５を経て感光ドラム２０６の結像面２０６ａに結像する。
【００１０】
結像光学系２０５は、主走査方向の補正機能等を有する２枚構成のｆθレンズ２０７と、副走査方向の断面で回転多面鏡２０３の反射面２０３ａと感光ドラム２０６の結像面２０６ａを共役とするシリンドリカルミラー２０８を有し、シリンドリカルミラー２０８は、感光ドラム２０６の近傍に配設され、回転多面鏡２０３によって偏向走査された光束すなわち走査光を折り返して、感光ドラム２０６の結像面２０６ａへ導いている。
【００１１】
感光ドラム２０６の結像面２０６ａに結像する光束は、回転多面鏡２０３が回転軸のまわりに回転することによる主走査と、感光ドラム２０６が矢印の方向に回転することによる副走査に伴なって、２次元の画像を形成する。
【００１２】
このような斜め入射の走査光学系では回転多面鏡２０３の回転に伴なう偏向光束（走査光）の走査線軌跡は円錐面となるため、感光ドラム２０６上で走査線が曲がり、回転多面鏡２０３の偏心によって結像位置のずれが発生する。この対策として副走査方向の結像倍率を縮小系にしたシリンドリカルミラー２０８を用いる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の技術によれば、ＸＹ平面に対して斜めに入射させるオーバーフィールド型の光学系では、シリンドリカルミラーに入射する光線高さが同一平面上にないために、結像に作用するシリンドリカルミラーの光学的パワーが偏向角に比例して光軸上と光軸外で変化する。すなわち、図６の（ａ）に示すように、光軸上においては結像位置が感光ドラム２０６の結像面２０６ａに一致するが、図６の（ｂ）に示すように、光軸外においては感光ドラム２０６の結像面２０６ａに達しない。シリンドリカルミラー２０８による光束の折り曲げ角θが大きいと、光軸上、光軸外の光学的パワーの差はさらに増大し、像面湾曲として画像性能を著しく劣化させる。
【００１４】
この現象は、特にシリンドリカルミラーの光学的パワーが大きい場合、すなわち副走査方向の倍率が小さい場合に顕著となるため、シリンドリカルミラーによる光束の折り曲げ角を小さい角度に限定しなければならず、その結果感光ドラムの位置が制約される。換言すれば、感光ドラムの配置に自由度をもたせると、副走査方向の結像倍率を小さくできず、本来の走査線曲がりや結像位置のずれを解決できないという結果を招く。
【００１５】
具体的には、回転多面鏡への斜入射角２°、走査画角５４°の場合に、例えばシリンドリカルミラーによる光束の折り曲げ角９０°と副走査倍率０．４としたときに発生する副走査方向の像面湾曲は約２ｍｍと大きく、とても許容できない。像面湾曲を０．５ｍｍ以下に抑えるためにはシリンドリカルミラーによる光束の折り曲げ角を３０°以下にしなければならないが、このような鋭角に折り曲げると感光ドラムを配置するスペースが無くなってしまうという不都合が生じる。
【００１６】
本発明は上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、オーバーフィールド型の走査光学系等におけるシリンドリカルミラーによる像面湾曲等の画像性能の劣化を回避するとともに、感光ドラムの配置の自由度を大幅に向上できる光走査装置および画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明の光走査装置は、光源手段と、回転多面鏡と、該回転多面鏡の反射面にて偏向走査された光束を結像面上に結像させる結像光学系と、を有し、前記光源手段から出射された光束が副走査断面内において前記回転多面鏡の反射面に対して斜入射している光走査装置において、前記結像光学系は、副走査方向に光学的パワーをもつ集光ミラーと、該集光ミラーによる副走査断面内における前記光束の折り曲げ角を３０°以下にするために前記回転多面鏡と前記集光ミラーの間の光路中に配設された平面ミラーと、を備えていることを特徴とする。
【００１８】
前記集光ミラーがシリンドリカルミラーであるとよい。
【００１９】
【００２０】
【００２１】
また、光源手段と、回転多面鏡と、該回転多面鏡の反射面にて偏向走査された光束を結像面上に結像させる結像光学系と、を有し、前記光源手段から出射された光束が副走査断面内において前記回転多面鏡の反射面に対して斜入射している光走査装置において、前記結像光学系は、副走査断面内において前記回転多面鏡の反射面と前記結像面を共役にする楕円ミラーを備えていることを特徴とする光走査装置でもよい。
【００２２】
【作用】
シリンドリカルミラー等の集光ミラーの上流側で平面ミラーによって光束を折り曲げることで、集光ミラーによる光束の折り曲げ角を３０°以下に縮小する。
【００２３】
すなわち、平面ミラーを付加することで、結像面を有する感光ドラムの配置の自由度を大幅に向上させるとともに、集光ミラーによる光束の折り曲げ角を３０°以下に縮小し、副走査方向の像面湾曲を抑えて、副走査方向の倍率の選択範囲を確保できる。
【００２４】
また、シリンドリカルミラー等の替わりに回転偏向手段の反射面と結像面を共役とする楕円ミラーを用いる場合は、楕円ミラーに対する光束の入射位置の高さが変化しても像面湾曲を生じるおそれがないため、副走査方向の像面湾曲等のトラブルをすべて解消し、しかも、感光ドラムの配置の自由度を大幅に向上させることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２６】
図１は第１の実施の形態を示す。光源ユニット１から略平行光束で出射した光束は、副走査方向に光学的パワーをもつシリンドリカルレンズ２によって回転偏向手段である回転多面鏡３の反射面３ａに焦線を形成する。反射面３ａによって偏向反射された光束は、回転多面鏡３の回転によって主走査方向（Ｙ軸方向）に走査され、結像光学系５を経て感光ドラム６の結像面６ａに結像する。
【００２７】
結像光学系５は、主走査方向の補正機能等を有する２枚構成のｆθレンズ７と、副走査方向（Ｚ軸方向）の断面で回転多面鏡３の反射面３ａと感光ドラム６の結像面６ａを共役とする集光ミラーであるシリンドリカルミラー８と、平板ミラー９を有し、シリンドリカルミラー８と平板ミラー９は、回転多面鏡３によって偏向走査された光束すなわち走査光を折り返して、感光ドラム６の結像面６ａへ導いている。
【００２８】
なお、シリンドリカルミラー８の反射面は、Ｙ軸方向の球心を有する円柱面で構成される。
【００２９】
感光ドラム６の結像面６ａに結像する光束は、回転多面鏡３がＺ軸のまわりに回転することによる主走査と、感光ドラム６がＹ軸のまわりに回転することによる副走査に伴なって、２次元の画像を形成する。
【００３０】
シリンドリカルミラー８の前の光路に新たな部材として平板ミラー９を挿入（付加）しているため、シリンドリカルミラー８から感光ドラム６への光束の折り曲げ角θを３０°以下と鋭角に保つことができる。このようにしてシリンドリカルミラー８による光束の折り曲げ角θを３０°以下にすれば、著しい像面湾曲が発生することはなく、しかも、感光ドラム６の配置を自由に選ぶことができる。
【００３１】
すなわち、副走査方向の倍率を小さくしながら所定の結像面へ光束（走査光）を導くことができ、斜入射による走査線の湾曲や回転多面鏡の偏心による結像位置のずれも抑えることができる。
【００３２】
なお、反射部材としてシリンドリカルミラー８と平板ミラー９の２枚が必要であるから、これらを保持する姿勢を高精度に管理する必要がある。従って、２つのミラー８，９は同じ支持部材で一体的に支持し相対位置が変わらないようにするのが望ましい。
【００３３】
また、２つのミラー８，９は走査光学系を構成する他の光学部品とともに直接筐体である光学箱上に支持すると、保持の姿勢を管理するのが容易である。
【００３４】
このような光走査装置を搭載することで、画像形成装置の画質向上に大きく貢献できる。
【００３５】
図２は第２の実施の形態を示す。これは、光束を折り曲げるための集光ミラーであるシリンドリカルミラー８の替わりに楕円ミラー１０を用いたものである。光軸上、光軸外で楕円ミラー１０に入射する光線高さが変化しても、光線高さに応じて楕円ミラー１０の曲率が変化するため、常に感光ドラム６の結像面６ａに結像させることができる。
【００３６】
また、楕円ミラー１０の焦点を回転多面鏡３の反射面３ａ近傍および感光ドラム６の結像面６ａにほぼ一致させれば、楕円ミラー１０の性質から結像位置のずれも補償することができる。光源ユニット１、回転多面鏡３、感光ドラム６、ｆθレンズ７については第１の実施の形態と同様であるから同一符号で表わし、説明は省略する。
【００３７】
楕円ミラーを用いれば、副走査方向の倍率を小さくするために折り曲げ角を大きくしても、像面湾曲が発生することなく、感光ドラムの配置を自由に選ぶことができる。その他の点については第１の実施の形態と同様である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は上述のように構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。
【００３９】
副走査方向に光学的パワーをもつシリンドリカルミラーの前に平板ミラー等のミラーを配置してシリンドリカルミラーによる光束の折り曲げ角を３０°以下の鋭角にする。これによって、副走査方向の像面湾曲の発生を抑えて、しかも感光ドラムの配置を自由に選択できる走査光学系を実現できる。
【００４０】
また、シリンドリカルミラーの替わりに楕円ミラーを用いることにより、平板ミラーを付加する場合のように組立部品点数を増加させることなく、上記と同様に副走査方向の像面湾曲の発生を抑える等の効果を期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
第１の実施の形態による光走査装置を説明する模式図である。
【図２】
第２の実施の形態による光走査装置を説明する模式図である。
【図３】
アンダーフィールド型の光走査装置を説明する模式図である。
【図４】
図３の装置を別の断面で示す模式図である。
【図５】
一従来例によるオーバーフィールド型の光走査装置を説明する模式図である。
【図６】
図５の装置において結像位置がずれるのを説明する図である。
【符号の説明】
１  光源ユニット
３  回転多面鏡
５  結像光学系
６  感光ドラム
７  ｆθレンズ
８  シリンドリカルミラー
９  平板ミラー
１０  楕円ミラー
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2000235156.tif 000001